超高频检测（共8篇）
超高频检测 篇1
随着电力设备电压等级的提高和各种有机绝缘材料的广泛应用, 封闭的电力设备内部局部放电问题越来越突出, 既是设备绝缘劣化的征兆, 也是造成绝缘劣化的重要原因。因此, 对电力设备局部放电进行在线检测具有重要的意义。GIS (气体绝缘组合电器) 局部放电检测是诊断GIS绝缘故障的有效方法。下面利用超高频法对GIS中的局部放电检测技术进行分析。
1 局部放电概述
1.1 局部放电特点
在绝缘体中, 只有局部区域发生放电而没有贯穿施加电压的导体之间, 这种现象称为局部放电。局放理论包括对材料、电场、火花特性、脉冲波形的传播和衰减、传感器空间灵敏度、频率响应、标定、噪声和数据解释等的分析。局部放电可能发生在导体上, 也可能发生在绝缘体的表面或内部。一般以发生局部放电时产生的电光声等现象为依据, 来判断电力设备的绝缘状态。
1.2 绝缘系统局部放电简析
在实际的绝缘系统中, 绝缘材料的构成是多种多样的。不同材料中的电场强度不同, 且击穿场强也不同。当绝缘体某种材料中局部区域的电场强度达到击穿场强时, 就会出现局部放电。有的绝缘系统虽然是由单一的材料做成, 但由于在制造中残留的, 或在使用中绝缘老化而产生的气隙、裂纹或其他杂质, 在这些绝缘的缺陷中往往会首先发生放电, 其中最经常发生的是气隙放电。因为气体的介电常数很小, 在交流电场中, 电场强度与介电常数成反比, 所以气隙中的电场强度要比周围介质中高得多。而气体击穿场强, 一般都比液体或固体低得多, 因此很容易在气隙中首先出现放电。经验表明, 许多绝缘损坏都是从气隙放电开始的。
2 GIS局部放电超高频检测方法
2.1 超高频测量系统
(1) 超高频测量系统由超高频传感器、高频电缆线和示波器组成。超高频传感器用来接收局部放电所产生的超高频信号, 并进行滤波和放大处理。高频电缆线将从传感器输出的超高频检波信号传输至示波器进行观察和分析。
(2) GIS局部放电测量装置由超高频传感器 (UHF天线) 、超高频放大器、故障识别分析软件、专用屏蔽数据传输线、专用电源滤波器等构成, GIS装置连接示意如图1所示。
2.2 超高频检测方法
(1) GIS内部发生局部放电时, 由于放电点处电荷迅速转移, 形成持续时间很短的电脉冲, 这样的电脉冲可以产生频率分量极其丰富的电磁波信号。对信号进行频谱分析, 发现这种陡脉冲中包含频率分量超过1GHz的高频分量。通过提取电信号所辐射出的超高频电磁波进行局部放电检测, 有可能实现较高的灵敏度, 并能够及时发现早期的局部放电。某电力设备公司研制生产的GIS局部放电检测仪就是利用超高频法来检测GIS内的局部放电, 它最小可以测到10pC的放电, 并可对放电源进行定位, 定位精度可以达到±1m。
(2) 超高频传感器的优点。超高频法选择的频带正好可以避开电网中最常见的电晕放电电磁干扰;GIS的同轴结构非常适合超高频电磁信号传播, 能够实现良好的检测灵敏度;根据放电脉冲的波形特征和UHF信号的频谱特征, 可进行故障诊断;超高频传感器和GIS没有直接的电气联系, 不影响GIS设备的正常运行, 可实现长时间在线监测。
(3) 超高频传感器的缺点。使用超高频传感器对国内一些GIS变电站进行局部放电检测时, 发现很多变电站内存在高频段的干扰, 这些干扰信号位于超高频传感器的检测频带内, 超高频传感器本身的结构设计无法抑制这些干扰, 这就使得检测结果的准确性受到了严重影响。
2.3 实现GIS超高频局部放电检测
需要解决的关键技术及难点采用天线式传感器测量GIS中辐射出的超高电磁波的方法, 可有效地避开现场面临的空间电晕等干扰, 提高了测量的信噪比, 真正达到在线监测的目的, 为状态检修提供有效的依据。
要实现GIS超高频局部放电检测, 需要解决以下关键技术及难点:研制新的超高频传感器;研究新的采集方法;研究干扰的抑制和超高频局部放电信号的提取技术;研究超高频局部放电模式识别和故障诊断技术。只有解决了以上关键问题, 才有可能建立相应于电力设备局部放电模型的指纹库, 将数字化测量同超高频检测相结合, 最终实现GIS局部放电的准确灵敏检测。
3 结束语
超高频检测方法是从数字化技术起步的, 通过将传统的方法移植到超高频检测之中, 实现局部放电的连续在线监测和自动识别的研究正在取得快速发展, 任何一种方法都有一定的应用范围。当前通信技术的发展使人们充分认识到, 在线监测是个跨学科、综合性的研究领域, 多种方法性结合, 综合应用目前各种技术和知识, 构建统一的、综合的在线监测平台, 将是未来电力设备局部放电在线监测的发展方向。
超高频检测 篇2
在电力设备的绝缘系统中，绝缘性能的劣化会引起局部放电的产生，由于局部电场畸变、局部场强集中，从而使这些微弱的放电产生积累效应，使绝缘的介电性能逐渐的劣化、缺陷扩大，最后导致整个绝缘击穿。目前应用于GIS局部放电检测的有多种方法，如光测法、特高频、超声法、高频电流法以及化学分析法等。其中特高频和超声波法在GIS局部放电检测中普遍应用，也是近年来电力设备状态检测领域研究的重点。
2、带电局放检测原理
2.1特高频局放检测原理
局部放电检测特高频（检测UHF）基本原理，是通过特高频传感器对电力设备中局部放电产生时的特高频电磁波（300MHz≤f≤3GHz）信号进行检测，从而获得局部放电的相关信息，判断设备局部放电情况，实现局部放电监测。由于现场存在大量的电气干扰，主要集中在200MHz以下频率，而特高频法有效的避开了现场的干扰信号，具有较强的干扰能力。
2.2超声波局放检测原理
GIS内部产生局部放电时分子间剧烈碰撞并宏观上瞬间形成一种压力，产生超声波脉冲，由于超声波的波长较短，因此它的方向性较强，从而它能量比较集中。超声波法（AE又称声发射法）通过安装在设备腔体外壁上超声波传感器来接收这些声信号，进而通过对声信号的进行分析判断可以诊断出设备内部是否发生了局部放电，并且能够对放电缺陷产生的部位进行定位。
3、局部放电现场检测应用
2014年2月，某供电公司，对110kV某变电站GIS进行局部放电检测时，发现1111某线路甲隔离开关盆子附近超声波及特高频信号有异常，通过多次复核，放电位置确定为甲隔离开关下部近母线盆子局放信号明显。测试结果显示1111某线甲隔离开关母线侧气室B相底部超声波及特高频信号异常，其局放信号明显，缺陷位置如图1所示。对超声信号进行连续模式分析（见图2），所测超声波信号最强点峰值22dB，且具有较强的100Hz相关性。对超声信号进行相位模式分析（见图3），信号图谱双极性特征较为明显，在一个工频周期出现两簇信号，即具有“双峰”特征；对超声信号进行波形检测模式分析（见图4），图谱有规则脉冲信号，一个工频周期出现两簇，两簇大小相当。对超高频信号PRDS及PRPD图谱分析（见图5），信号图谱在工频相位的正、负半周均出现，且具有一定的对称性，放电信号幅值较分散，且放电次数较少。通过对盆子附近罐体进行敲击，局放信号无明显变化。
通过超声波和特高频检测的图谱特征，符合悬浮放电特征，又因图谱具有明显的相位聚集效应，放电脉冲幅值有大有小，一个工频周期下表现为两簇，两簇信号较对称，有明显的沿面放电特征。
图1 信号异常位置示意图 图2 连续检测模式分析 图3 相位检测模式分析 图4 时域波形检测模式分析
解体检查，发现该隔离开关气室盆子内部有少量金属碎屑，且盆子表面有沿面树状放电痕迹，如图5所示。发现有金属碎屑，导致金属碎屑遗留设备内部，造成悬浮放电。其原因是施工结束，未对内部进行清洁。
图5 解体后内部有金属碎屑
检修人员对该甲隔离开关气室进行处理，更换盆子后进行超声波和特高频局部放电检测，结果无异常。
4、结论
通过特高频、超声波方式，带电检测GIS设备局放情况，可及时发现绝缘盆子内部缺陷，使用超声波方式的局放检测，对发现自由颗粒、振动、悬浮电位等内部故障灵敏度较高。
特高频局放检测具有较高的灵敏度和抗干扰能力，检测效率高，可实现定位以及缺陷类型识别等优点，而超声波局部放电检测定位准确度高。
超高频检测 篇3
1 RFID标签一致性及检测技术
RFID标签一致性是指标签的基本特性相同,其他特性相类似,将基本特性量化,并通过技术手段鉴别[4]。本文描述的RFID标签一致性,是针对UHF频段RFID标签读写性能,这一特性对于RFID标签是最基本、最重要的特性,也是很难批量检测的特性。
标签一致性采用近场检测技术,而不是采用远距离检测,是因为实验室远距离检测需要具备远距离条件的场地和建设配套的大型屏蔽室。其建设周期和建设成本是限制远距离检测标签一致性的重要因素。
本文采用接收信号强度指示进行数值量化,通过近场射频识别技术,对屏蔽环境下的RFID标签批量检测一致性。其中近场射频识别采用0.1 mm近场天线作为检测采集终端。
2 近场天线的研制
在UHF射频识别系统中,偶极子天线及其变形结构是最常用的天线,本文所涉及的近场天线是基于传统的半波长偶极子天线变换成长方形结构以便实现小型化。UHF频段近场天线采用弯折偶极子天线结构,可极大地减小天线的尺寸。
UHF频段的近场和远场的划分可定义为:,其中D为天线的最大尺寸,γ为波长。在近场中,场强分量与天线距离r之间的关系是1/r3,能量储存在变化的电场和磁场之中,有利于进行能量耦合,不易受环境的影响[5]。
采用微带贴片天线进行天线制作。微带天线具有体积小、重量轻、剖面低、能与载体(如飞行器)共形等优点;并且制造成本低,易于大量生产;电性能多样化,易于实现各种极化和多频段工作等。图1为弯折偶极子天线原型。
弯折偶极子天线是由λ/2偶极子天线弯折成正方形而成,因此正方形边长为λ/8。图1下方为天线馈电点[6]。相比较环形天线、面天线,弯折成方形偶极子天线所需的天线尺寸较小,分别是环形天线面积的1/4,面天线所需面积的1/16,是天线小型化的最理想方案。
在设计过程中必须设法提高天线阻抗以实现与阅读器的阻抗匹配。通过提高输入阻抗,使其达到50Ω与阅读器输出阻抗匹配。在实际天线调整过程中,通过加大长度和减小宽度来实现长条形状的偶极子天线形状,并通过调整两个极子之间的间距提高输入阻抗,见图2。
由测试获得,该天线的增益较小,向外辐射的能量较小,能量主要集中在天线近场区[7]。计算该天线的辐射电阻如下:
其中α为天线尺寸,为32 mm,λ为915 MHz频率下电磁波的波长,Rr为1.744 7Ω。天线垂直方向图见图3,水平方向图见图4。
根据能量转换原理,Etotal=Er+EH。其中Etotal为发射机的总能量,它可以通过天线的S(1,1)表征,S(1,1)很低[8],表示对天线输入端来说能量反射很小,因而Etotal较大。Er为电场辐射能量,可通过Rr表征Er,Rr较小,说明Er较小,因此HT(转换为磁场的能量)很大,证明了此天线为近场天线。
整体天线的制作是将天线元件构建在FR4基板,板厚2 mm、介电常数4.7的印刷电路板上。需要介电常数相对较高的材料来将从天线后部放出的RF辐射级最小化。
实际制作的天线谐振频率为915 MHz,阻抗带宽为907～922 MHz共15 MHz。测试结果与仿真结果吻合较好,并具有一致性。接上阅读器进行实际测试,读写距离在0.1 mm～5 mm,性能稳定,满足UHF频段检测读写器天线要求。
3 RSSI一致性检测
接收信号强度指示RSSI(Received Signal Strength Indicator)是指真实的接收信号强度与最优接收信号强度等级间的差值,它的实现是在反向接收通道基带接收滤波器之后进行的。在无源射频识别(RFID)系统读写器中主要是指标签反射信号的信号强度。由RSSI指示产生的检测法因为借助较少的硬件设备来实现,所以是一种廉价的检测技术。
本实验采用屏蔽罩,保证内部测试环境参数相对稳定,能够有效屏蔽外界的电磁干扰。前向链路ERP在载波频率为922.5 MHz的临界状态值为11 dBm。通过抽样统计分析方法,获得RFID标签批次一致性的阈值,作为批量检测的依据。
将滚筒标签按顺序标号为T1…Tn,并在测试机控制下往返测试10次M1…M10。N个待测标签接受信号强度值的平均值RSSIm平均为:
其中,m为往返测试次数,m=1,2,3,…,10,i为测试样本编号,i=1,2,3,…n。
样本标准差为:
全部样本标准差之和δ为:
其中平均值RSSIm平均表示标签性能,全部样本标准差之和δ=Σm10=1δm表示该批次标签一致性的基准测试结果,样本标准差之和δ越小,表示天线一致性的程度越好,RFID标签的性能越稳定。例如,假设一批次RFID电子标签A的RSSIm平均测试结果为0.4,一致性的基准测试结果δA=15.81,另一款RFID标签B的天线RSSIm平均测试结果为0.8,一致性的基准测试结果δB=7.07,则基准测试的结论可以描述为:RFID电子标签B的性能比A的性能好,同时一致性程度高于RFID标签A的天线一致性程度,RFID标签天线B具有更高的稳定性。
实践中,对于批量标签检测,采用RSSIm平均=0.5作为阈值,如果阈值小于0.5,表示标签读写性能很差,一致性不能满足使用要求,作为不合格品处理;对于阈值大于0.5,标识标签读写性能比较好,符合标签一致性要求,作为合格品处理。
4 检测设备
检测设备是针对UHF频段的RFID标签,采用0.1 mm近场天线技术和RSSI一致性检测技术,实现对柔性电子标签的性能检测和一致性检测。同时打点机构对不良标签进行打点,光电传感器对产品进行计数。配套条码扫描设备,做标签条码信息与EPC信息的校验,两者不相符的标签,自动打点标记。图5是射频识别检测系统原理图。
射频识别RFID电子标签检测机使用卷筒式电子标签套装,标签的频段为900 MHz,对18000-6C协议的电子标签性能及协议检测,适用标签的宽度2 cm～10 cm,检测速率为10 000 pcs/h,可进行读检测及写EPC功能,可进行超高频电子标签的“TID”“EPC”“KILLPWD”这些功能初始化以及读操作。调节设置读写器天线的功率、链路、标签锁及解锁操作。该设备采用全自动控制,具有变频调速、自动记米数、记张数、设定长度自动停车、报警、放卷、自动纠偏控制、气胀轴收料、张力控制等功能,整机结构紧凑,具有速度快、分切准确、操作简单、运行平稳等优点。
本文在分析RFID标签一致性及其检测技术基础上,提出近场天线技术作为数据采集手段,分析弯折偶极子天线作为近场天线,实现0.1 mm近场天线的方法,采用RSSI及数理统计作为一致性检测参数,并确定检测阈值。采用超高频RFID标签一致性检测技术,实现全自动快速批量检测,提高快速检测手段,对于RFDI标签在商业应用中大批量应用具有重要意义。
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超高频检测 篇4
随着国民经济和电力事业迅速发展, 装机容量和电网规模在日益增大, 人们对电力系统中设备的运行可靠性要求不断提高。在现代电力设备的运行和维护中, 电力变压器不仅属于电力系统中最重要的和最昂贵的设备之列, 而且是故障多发设备。这就要求可靠的变压器在线检测。
1.1 电力变压器经常用的局放检测方法
1.1.1 脉冲电流法。
它是通过检测阻抗接人到测量回路中来检测。检测变压器套管末屏接地线、外壳接地线、中性点接地线、铁芯接地线以及绕组中由于局放引起的脉冲电流, 获得视在放电量。脉冲电流法是研究最早、应用最广泛的一种检测方法, IEC-60270为IEC于2000年正式公布的局放测量标准。脉冲电流法通常被用于变压器出厂时的型式试验以及其他离线测试中, 其离线测量灵敏度高。脉冲电流法的问题在于以下几方面:其抗干扰能力差, 无法有效应用于现场的在线监测;对于变压器类具有绕组结构的设备在标定时产生很大的误差;由于检测阻抗和放大器对测量的灵敏度、准确度、分辨率以及动态范围等都有影响, 因此当试样的电容量较大时, 受耦合阻抗的限制, 测试仪器的测量灵敏度受到一定限制;测量频率低、频带窄, 包含的信息量少。
1.1.2 DCA法。
DGA法是通过检测变压器油分解产生的各种气体的组成和浓度来确定故障 (局放、过热等) 状态。该方法目前已广泛应用于变压器的在线故障诊断中, 并且建立起模式识别系统可实现故障的自动识别, 是当前在变压器局放检测领域非常有效的方法。但是DGA法具有两个缺点:油气分析是一个长期的监测过程, 因而无法发现突发性故障;该方法无法进行故障定位。
1.1.3 超声波法。
超声波法是通过检测变压器局放产生的超声波信号来测量局放的大小和位置。超声传感器的频带约为70-150千赫兹 (或300千赫兹) , 以避开铁芯的铁磁噪声和变压器的机械振动噪声。由于超声波法受电气干扰小以及可以在线测量和定位, 因而人们对超声波法的研究较深入。但目前该方法存在着很大的问题:目前的超声传感器灵敏度很低, 无法在现场有效地测到信号;传感器的抗电磁干扰能力较差。因此, 超声检测主要用于定性地判断局放信号的有无, 以及结合脉冲电流法或直接利用超声信号对局放源进行物理定位。在电力变压器的离线和在线检测中, 它是主要的辅助测量手段。
1.1.4 RIV法。
局部放电会产生无线电干扰的现象很早就被人们所认识。例如人们常采用无线电电压干扰仪来检测由于局放对无线电通讯和无线电控制的干扰, 并已制定了测量方法的标准。用RIV表来检测局放的测量线路与脉冲电流直测法的测量电路相似。此外, 还可以利用一个接收线圈来接收由于局放而发出的电磁波, 对于不同测试对象和不同的环境条件, 选频放大器可以选择不同的中心频率 (从几万赫兹到几十万赫兹) , 以获得最大的信噪比。这种方法已被用于检查电机线棒和没有屏蔽层的长电缆的局放部位。
1.1.5 光测法。
光测法利用局放产生的光辐射进行检测。在变压器油中, 各种放电发出的光波长不同, 研究表明通常在500-700mm之间。在实验室利用光测法来分析局放特征及绝缘劣化等方面已经取得了很大进展, 但是由于光测法设备复杂昂贵、灵敏度低, 且需要被检测物质对光是透明的, 因而在实际中无法应用。
1.1.6 射频检测法。
利用罗果夫斯基线圈从变压器中性点处测取信号, 测量的信号频率可以达到3万千赫兹, 大大提高了局放的测量频率, 同时测试系统安装方便, 检测设备不改变电力系统的运行方式。但对于三相电力变压器, 得到的信号是三相局放信号的总和, 无法进行分辨, 且信号易受外界干扰。随着数字滤波技术的发展, 射频检测法在局放在线检测中得到了较广泛的应用。
1.2 超高频方法在局放检测中的应用
华北电力大学自2002年开始, 将近年来国际上流行的超高频技术应用于GIS、变压器、电机和电缆等的局放检测研究工作。截至目前为止, 研究工作取得了很大进展, 完成了超高频法用于变压器局放检测的可行性验证, 研制了一套自动化超高频局放检测系统, 可以通过程控的方式控制信号采集和数据存储。
2 变压器的日常维护
工作中可制订一个维护、检查和试验的计划。这样不但将显著地减少变压器故障的发生以及不可预计的电力中断, 而且可大量节约经费和时间。因为一旦发生事故, 不仅修理费用以及停工期的花费巨大, 重绕线圈或重造一台大型的电力变压器更需要6到12个月的时间。因而, 一个包括以下建议的良好维护制度将有助于变压器获得最大的使用寿命。
2.1 安装及运行
2.1.1 变压器的安装地点应与其设计和建造的标准相适应。若置于户外, 应确定该变压器适于户外运行。
2.1.2 保护变压器不受雷击及外部损坏危险。
2.1.3 确保负荷在变压器的设计允许范围之内。严防出现小马拉大车的现象。
2.1.4 在油冷变压器中需要仔细地监视顶层油温。
2.1.5 平时在运行操作中, 应严格按照运行操作规程执行, 严防出现误操作。
2.1.6 在操作变压器的解、并运行过程
中, 一定要按变压器解、并列的“三要素”进行, 严防出现操作过电压。
2.1.7 平时应对变压器进行经常检查和巡视, 发现问题应及时处理。
2.2 对油的检验
变压器油的介电强度随着其中水分的增加而急剧下降。油中万分之一的水分就可使其介电强度降低近一半。除小型配电变压器外所有变压器的油样应经常作击穿试验, 以确保正确地检测水分并通过过滤将其去除。
2.3 经常维护
2.3.1 保持瓷套管及绝缘子的清洁。
2.3.2 保证电气连接的紧固可靠。
2.3.3 定期检查分接开关。并检验触头的紧固、灼伤、疤痕、转动灵活性及接触的定位。
2.3.4 在油冷却系统中, 检查散热器有无渗漏、生锈、污垢淤积以及任何限制油自由流动的机械损伤。
2.3.5 每年检验避雷器接地的可靠性。
接地必须可靠, 而引线应尽可能短。旱季应检测接地电阻, 其值不应超过4。
2.3.6 每三年应对变压器线圈、套管以及避雷器进行介损的检测。
3 结束语
变压器是电网中的重要设备之一。虽配有避雷器、差动、接地等多重保护, 但由于内部结构复杂、电场及热场不均等诸多因素, 维护不当事故仍然会发生。经常对设备检测, 加强日常的维护和保养, 对电力设备极其重要, 使电力供应更加安全可靠。
摘要：大型企业和电厂的管理人员在采购电气设备以后, 就是要掌握如何来检测、维护和保养设备。如果操作不当或疏忽大意就会缩短设备的使用寿命, 甚至造成严重的后果。根据多年的经验与学习, 在这里以电力变压器为例谈一下电力设备的检测、维护和保养。大型企业和电厂的管理常规的电力变压器检测方法变压器的日常维护和保养。
关键词：变压器,检测,维护保养
参考文献
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超高频检测 篇5
局部放电是造成设备绝缘劣化进而引发电力系统事故的重要原因, 也是反映设备绝缘状况的重要征象, 因此局部放电检测和基于检测结果的评价也就成为绝缘状况监测的重要手段[1,2]。
在局部放电的过程中, 除了伴随着电荷的转移和电能的损耗之外, 同时也产生了各种非电的信息, 如产生声波、发光、以及出现新的生成物等。通过检测产生这些现象所伴生的脉冲电流、电磁波、声波等物理量可以开展放电状态的判定, 由此相应地出现了很多局部放电检测技术[3,4,5,6,7], 其中脉冲电流法、AE (超声法) 和UHF的研究与应用居多, 是最常用的三种局放检测技术。从表1给出的常见局放检测技术的特点比较分析可以看出, 每种技术均有其不同的优缺点与适用范围。进行不同检测技术局放结果的对比分析, 优选检测仪器, 成为了国内外研究者关注的方向[8,9,10,11,12,13]。文中从电脉冲、超声和超高频传感器获取的局放波形出发, 综述了不同检测技术波形对比研究现状, 搭建了基于波形获取的局放研究平台并初步验证了平台设备的试验性能。
2 超高频法与电脉冲法波形对比
脉冲电流法可以在实验室环境下实现放电量的定量检测, 但是不能很好地适应带电检测以及防止现场检测中电磁干扰的影响, 而UHF提供了一种非接触式的局放检测方法, 由于其检测频率高等特点, 在现场检测方面具有很大的优势。通过超高频与电脉冲法的原始信号波形对比分析, 研究两种方法的信号关系, 使在线、定量检测局部放电成为可能, 成为了目前局放领域研究的热点和难点。
国内外众研究者搭建了相关实验室局放模型, 利用示波器采集UHF与脉冲电流法的信号波形, 进行了很多基于局放波形的两种技术对比分析研究。
2.1 超高频信号幅值与视在放电量关系
视在放电量 (p C) 可以由成熟应用的基于IEC60270的装置测得, 研究通过示波器采集到的UHF信号幅值 (m V) 与视在放电量的关系, 以UHF信号幅值为标准直观地判断视在放电量的大小, 是一种基础、有效的研究方向。
相关研究证明, UHF信号幅值与视在放电量的关系受到不同绝缘介质、不同缺陷类型、UHF传感器相对于放电源的角度和距离的影响, 但是均存在线性关系[14,15]。
2.2 超高频信号能量与视在放电量的关系
考虑到超高频与脉冲电流法的参数对应关系, 很多研究者将检测到的UHF信号幅值 (d Bm V) 转换为信号功率 (d Bm) 与视在放电量进行了对比。
文献[16]的作者设计了油中内部缺陷、沿面放电、油-屏障放电、悬浮放电四种模型, 研究了变压器典型缺陷的UHF信号功率与视在放电量的关系, 只有沿面放电模型下的参数关系与拟合曲线y=-123+56x1/12有很好的吻合度, 而其他三种模型的参数关系不是很明显, 但是四种模型的参数关系均证明了UHF与脉冲电流法有着相同的变化趋势。
由于d Bm并非电磁能量的真实数值, 很多研究者提出以UHF瞬时输出功率的数值积分作为UHF信号的能量, 即
其中:Vi是UHF信号波形的第i次采样值, RL是检测阻抗, Δt是采样间隔。
Glary与Mudd[17]等人采取了以下近似步骤:
1) UHF传感器是无源、线性的, 则传感器输出信号V与传感器探头处辐射场强度E成正比。
2) E是脉冲电流变化率di/dt的函数, 若仅考虑电流脉冲波形的幅值, 则di/dt与电流峰值IP存在比例关系, 所以E与IP的幅值是正比关系。
3) 因为脉冲电流波形是相似的, 则其电流峰值IP与视在放电量q存在正比的关系。
以上推导再结合式 (1) 可得出U∝q2。
为了证明这一关系, Glary搭建了油中尖板、自由金属微粒等缺陷模型, 利用示波器采集到的两种信号进行了处理并加以对比。证明了尖板缺陷模型下, 正半周期的U与q存在二次曲线的关系, 即U∝q2, 负半周期的U与q就不存在此种关系。而自由金属微粒缺陷模型下, 正负周期的曲线均满足U∝q2。
在以上成果的基础上, 国内的唐炬等人定义了一个新的计算放电量q的公式[18]:
式中, q为放电量, RL是检测阻抗, Ui是检测阻抗测到的一次波形中的第i个值, Δt是采样间隔。
搭建了油中自由金属微粒放电缺陷模型, 验证了铜屑、铜片、铜粉三种金属微粒缺陷在不同电压下的q与UHF累计能量U式 (1) 的关系, 结果证明其存在二次曲线的关系, 可以通过计算UHF累计能量U来获得视在放电量。
GIS中UHF信号与放电量的关系也是UHF检测的难点, 张晓星[19]等人搭建了GIS金属突出物缺陷、自由金属微粒缺陷、绝缘子表面污染物缺陷等实验室模型, 研究了不同电压下UHF信号能量式 (1) 与放电量 (IEC60270标准) 的关系, 引入可决系数fd来判定两者的相关程度:
试验结果证明GIS中缺陷类型的UHF信号累计能量U与q2的线性关系具有很高的可决系数, 其中金属突出物的fd在0.9以上, 可以利用UHF信号累计能量进行视在放电量的定量分析。
2.3 超高频与脉冲电流法的波形
每一次局放放电都会产生一个陡的电流脉冲, 辐射出大量的电磁波。若能通过电磁信号波形推测出脉冲信号波形或参数, 则通过对电磁波形的处理, 就能解决定量分析局放严重程度的问题。
周立行[20]等人从电磁辐射理论出发, 分析了局放脉冲电流辐射场的横电磁波特性, 推导出在近场条件下的局放脉冲电流i (t) 与辐射电磁场的时间积分存在正比的关系, 即:
为了验证这一公式, 利用采集到的油中针-板放电UHF信号波形进行波形反演, 并将反演出的脉冲信号波形与真实波形进行了对比, 结果证明反演估算的波形与真实波形基本接近, 仅在上升沿存在误差。
3 超声法与脉冲电流法的波形对比
超声法具有较高的灵敏度, 在现场检测中得到了很快的发展, 广泛应用于局放定位等领域, 研究超声信号与电脉冲信号的关系, 利用超声信号评定局放严重程度, 成为了超声法研究的难点。类比UHF与脉冲电流法的对比分析方法, 利用什么特征量、在什么检测环境下进行对比, 很多学者进行了研究。
3.1 检测时域选择
文献[21]的设计了油箱模拟变压器环境, 在两块圆板电极间设置多张油浸绝缘纸模拟内部放电缺陷, 三个超声传感器分别放置于油箱的三个面, 并将超声信号接入多通道示波器, 脉冲电流的信号为超声信号的时间参考。分析了超声传感器所检测到的局放事件数与超声信号到达时间TOA的关系, 在对应最大局放事件数的TOA±5μs范围内, 对比了三个超声传感器信号 (V) 与脉冲信号 (V) 的关系, 证明了其存在线性的关系。
3.2 检测频域选择
文献[22]的作者研究了不同频带对电脉冲信号和超声信号的对比分析结果影响。研究过程如下:
1) 选择油中尖板缺陷模型, 以处理过的超声信号为基准, 研究正负流注放电与不同检测带宽下的视在放电量与超声信号关联度最优的检测带宽。
2) 在这一最优带宽下, 进一步研究了包括不同间距的尖板缺陷、沿面放电、内部放电等油中缺陷的超声信号与视在放电量的关联度。
3) 试验结果证明, 不同间距的尖板缺陷关联度大体相似, 仅仅在幅值上略有不同, 沿面放电与内部放电的关联度不明显, 并且内部放电的AE信号幅值比较小, 可能是由于AE信号在油纸层中的衰减所致。
4 分析与讨论
1) 对于局放信号波形的对比分析研究, 主要集中于利用UHF信号与电脉冲信号的关联性解决UHF定量检测局放的问题, 国内外的研究成果至今为止都仅给出一个初步的定量结果, 没有能给出涉及常见绝缘介质、缺陷类型等的综合性研究结果。故对于今后的研究而言, 应该在完善局放机理的过程中, 得出绝缘介质、缺陷类型、检测环境、检测设备等因素对关联性影响的综合分析结果, 寻找建立标准测试条件的可能。
2) 超声与电脉冲波形信号的对比分析研究成果较少。随着技术的发展, 充分发挥超声检测法在现场检测的优势, 弥补电脉冲法无法现场检测的不足, 以实现超声法的定量检测为目的研究还有待开展。
3) 局放类型识别方面, 现有研究主要以二维Φ-q、三维Φ-q-n等谱图来实现类型识别, 利用波形特征进行类型识别的研究较少。高采样率UHF信号在现场检测中存在样本存储量大等问题, 而基于波形对比分析的局放类型识别只提取单个或多个放电脉冲, 分析不同的时域信号特征与分布, 在解决存储问题的同时又能全面了解局放的本质特征, 提高检测系统识别放电信号和干扰信号的能力。
5 基于波形获取的对比分析平台
搭建了基于波形获取的对比分析平台, 为防止当试品击穿后过大的电流损坏测试仪器, 采用并联法回路进行检测。其中T1为调压器, T2为交直流无晕试验变压器;R为保护电阻, 起限流作用;Ck为耦合电容;Zm为脉冲电流检测阻抗;UHF和超声的传感器放置在试品附近, 距离可调。当试品中产生局放信号时, 既可以通过示波器和频谱仪记录不同传感器信号的波形和频谱, 也可以通过局放检测仪进行常规测量。
根据电气设备采用绝缘介质的不同, 制作了三类主要缺陷模型, 分别是充油缺陷模型、空气缺陷模型、SF6填充缺陷模型。可以模拟包括变压器、GIS、开关柜、断路器等设备的常见绝缘缺陷, 诸如尖端放电、自由金属微粒放电、悬浮电位放电、内部放电等。如图1 (缺陷模型在不充SF6和油的情况下, 均可以模拟空气中的放电缺陷) 所示。
本平台配置有多种常规局放检测仪和时频信号采集设备包括多通道数字采样示波器、频谱仪、MPD600脉冲电流检测仪、DMS超高频检测仪、AIA超声检测仪及多种类型传感器, 图2为基于各类测试仪器的测试数据。
6 结束语
本文综述了电脉冲、超声和超高频局放传感器检测波形对比研究现状, 介绍了基于波形获取的对比分析平台, 依托本平台可开展:
1) 常用局部放电传感器信号的关联性对比分析, 寻找关联度最优的检测条件, 探讨优选检测仪器的可能性。
2) 常用局部放电传感器信号的波形对比分析, 研究基于波形特征参数的局放识别方法, 并将其与常规检测法进行比对。
3) 不同放电阶段信号的时域与频域特征分析。通过特征量的聚类与关联分析, 研究利用信号的时频特性作为定量评估放电程度的参数研究。
摘要：基于传感器获取局部放电信号, 在对信号特征及信号分布进行分析统计的基础上, 可以实现不同类型局放传感器对不同绝缘介质下典型缺陷的基于频谱、放电量、放电机理、放电类型的基础研究。本文对电脉冲、超声、超高频传感器获取的波形对比分析进行了综述, 并介绍了基于波形获取的对比分析平台, 以后可以依托此平台开展相关研究。
高频电刀输出功率检测结果分析 篇6
高频电刀作为一种有效的手术工具应用于临床已有近90年的历史,与传统手术刀相比,具有切割快、可显著缩短手术时间、减少患者失血量、降低手术并发症发生概率等优点,在外科手术中的应用越来越广泛。
高频电刀是利用高密度的高频电流在机体组织处产生的热效应来达到切割和凝血的手术效果,因此,作为一种直接作用于患者身体的大功率电气设备,其安全性得到医务工作者和设备主管部门的高度重视。在医务人员严格遵守高频电刀操作规程的前提下,设备主管部门如何做好高频电刀本身的检测和维护,确保其安全性能合乎国家有关标准,为患者和使用者提供有效的安全保障,正成为医院临床医学工程人员努力的一个目标。
输出功率作为高频电刀的重要技术参数之一,在手术中选择合适的功率关乎手术的成败及患者的愈后效果,使用中不可盲目增大电刀的输出功率,以刚好保证手术效果为限。高频电刀用于手术中的任何危险均随功率的增大而增加,因此,保证高频电刀的输出功率准确,其重要性不言而喻。
参照卫生部医院管理研究所和美国Vermont大学提供的《医疗仪器设备临床应用风险评估》一书中高频电刀的检测项目和方法,利用美国Fluke公司的电外科分析仪454A对我院麻醉手术室所有高频电刀的输出功率进行检测,并在其中选择了4台高频电刀进行了有关负载阻抗曲线方面的测试。
2 高频电刀的使用概况
我院麻醉手术室目前在用高频电刀主要有以下3个品牌:威利、康美和沪通。此次输出功率检测32台,型号及已使用年限如表1所示。
3 输出功率检测方法
检测仪器:Fluke电外科学设备性能分析仪454A,测试电缆3组,电源线1套。
在开始大批量的检测之前,最好做好全部的准备工作,如提前查好资料,做好测量表格,计算好各个测量点的设置值等。测试不同品牌的高频电刀输出功率之前,需查阅厂家提供的技术资料,在厂家规定的负载阻抗下检测输出功率。品牌不同,检测时选择的负载阻抗也不同,甚至同一品牌型号的电刀在不同的使用模式下需选择的负载阻抗也不同。选择正确的负载阻抗是进行下一步高频电刀输出功率检测的基础。
本次输出功率检测,每个使用模式选择了5个测量点,分别是额定功率(即100%)、75%、50%、25%、10%。如表2所示。
由于检测过程中经常需要连接插线且在多个功率点下测量,因此测试者自身的安全必须考虑。在这里建议由2人进行测量,1人负责测量操作,1人负责记录数据,在检测过程中2人互相关注对方的操作情况,以此避免误操作给检测者自身造成人身安全事故。
3.1 单极输出功率精度测量方法
(1)插上电刀用的手控手术线,另一端(刀头)接上454A的短路电缆的一端,短路电缆另一端插入454A的手术电极输入(Active)接口上。
(2)用454A配套的专用电刀回路板电缆,一端插入电刀中性电极插口,另一端插入454A的电刀回路板输入(Dispersive)端口,如图1所示。
(3)既可以用手控手术电极控制输出,也可以用脚踏开关控制输出,测量的过程中,2种控制输出方式的功率值可对比和替换进行,确认手控和脚控输出都可以正常使用。
3.2 双极输出功率精度测量方法
(1)选用454A配套的2根不同颜色的专用测试电缆,分别将其一端插入电刀双极输出口,另一端分别插入454A手术电极输入(Active)和电刀回路板输入(Dispersive)接口上。
(2)在双极输出功率测量模式下只能用脚踏开关控制方式输出,如图2所示。
4 高频功率负载曲线
在正常人体阻抗范围(如单极100~2 000Ω,双极25~100Ω)和正常手术所需功率范围(如一般手术100 W以下,汽化及截肢手术200 W以下)内,平均输出功率不随阻抗变化或变化较小(≤20%)称为恒功率电刀。恒功率电刀可保证高低阻抗下切割效果均比较好,如沪通GD350-T、P4、B4、D等。
进口、国产高频电刀的说明书均应提供不同工作模式时全功率、半功率的负载曲线。在下面高频电刀负载功率曲线测试中选择了沪通GD350-D这一款恒功率电刀。结合厂家提供的技术资料,选择全功率(额定功率)和半功率(额定功率的50%)处输出功率进行检测。按照上文中提供的接线方法,先后启动454A及高频电刀,设置好输出功率,通过454A的负载阻抗选择按钮改变负载进行测量。由于454A负载阻抗可变范围为50~1 550Ω,参照厂家的资料,选择负载阻抗为100、200、500、1 000、1 550Ω这5个检测点进行检测,测试结果如图3、图4所示。
在上述2幅功率负载曲线图中,虚线带◇符号标记的曲线为厂家技术资料所提供,曲线为实线的是454A测量结果。从检测结果可以看出,该款沪通高频电刀在切割和凝血模式下输出功率曲线和厂家提供的曲线吻合度非常高,表明其基本状况优良。除此之外,在全功率处有部分测量数据和厂家参数之家有较大的差异,这是由于在全功率处进行测量时频率极高的高频电流流经长度相对较长的手控手术线时易受到环境中各种干扰所致。该现象在设置值为额定功率的50%处测量结果有较大改善。
目前高频电刀的手术发展趋势是功率满足应用即可,极少使用超大功率的输出进行手术,以避免产生危险。从这一点来看,该款电刀在输出功率较小的半额定功率处检测结果令人满意。
5 检测结果
结合GB9706.4—1999第二部分:高频手术设备安全专用要求和各个厂家的技术参数及产品说明书,综合考虑将高频电刀的输出功率合格标准定为:误差在设置值的±20%以内。
在此次受检的32台高频电刀中,其中有1台输出功率误差值超过了20%,检测合格率为96.9%。另有6台输出功率在设定的测量点处实测值与设置值误差超过15%,需引起关注。误差超过20%的这台电刀暂停使用,通知厂家前来调校;通过查阅该台电刀的固定资产卡片资料得知,该台电刀已使用超过9年。
从检测结果来看,我院高频电刀基本情况良好;输出功率的误差均发生在大功率点处;与使用年限有密切关系。
6 讨论
6.1 检测环境
(1)输出功率测量环境,厂家和国家主管部门要求对高频电刀的相关检测是在专门的实验室进行的,对测量环境有明确要求:环境温度为15~35℃;相对湿度≤80%;大气压力为86~106 k Pa;电源的电压为(220±22)V,频率为(50±1)Hz;无机械振动及电磁干扰。
(2)此次测量环境为普通的麻醉手术室的房间,严格来说没有达到国标中测试环境的要求;但从另一方面来说,测得的数据和实际使用环境时应该更加接近,具有更好的指导意义。
6.2 检测范围
此次检测属于质量控制范围,相当于对我院现有在用的高频电刀进行一次体检,确保其作为一种手术手段的可靠性和有效性。目前在国外类似的工作早已广泛开展,国内各个机构和医院也日益重视医疗设备(如高频电刀)的安全和临床应用风险,已逐步开展相关检测工作。在高频电刀从验收、使用、维修到报废的整个使用周期中,都应注重性能检测和应用风险评估。在确保患者和医护人员的安全的前提下,做好质量控制和质量保证,充分发挥各类医疗设备优点和作用。
摘要：目的:检测高频电刀输出功率,用于建立、健全该设备质量控制方案。方法:运用福禄克电外科分析仪(454A)分别检测高频电刀的单极和双极的输出功率,并绘制功率负载曲线。结果:32台受检高频电刀输出功率合格率为96.9%;输出功率的误差均发生在大功率点处且与设备本身使用年限有密切关系。结论:检测结果可以作为高频电刀验收、质控过程中的参考数据,也可以作为使用及维修过程中校准输出功率的参照值。
关键词：高频电刀,输出功率,检测方法,功率负载曲线
参考文献
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[3]GB9706.4—1992高频手术设备专用安全要求[S].
[4]李新,潘蓓蕾.高频电刀输出功率的测量不确定度评定[J].现代测量与实验室管理,2008(5):17-18.
高频电刀的质量控制及其检测方法 篇7
1 我院高频电刀检测情况
我院目前在用的高频电刀主要是GD350-B高频电刀, 从2010年9月至今检测情况, 见表1。
2 高频电刀质量检测
参照《卫生装备质量控制检测规范 (试行) 》中高频电刀的检测项目和方法, 应用美国FLUKE高频电刀检测仪 (QA-ES-II) 对我院所有在用高频电刀进行年检。
2.1 检测环境
环境温度为15~35℃;相对湿度≤80%;大气压力为86~106 k Pa。周围无影响检定系统正常工作的机械振动和电磁干扰[2]。
2.2 检测项目最大允差
2.2.1 输出功率
额定负载允许误差±20%;不同负载时功率偏差范围:单极输出P=100 W, 输出电阻为100~1000Ω;双极输出P=50 W, 输出电阻为10~500Ω, 允许误差±20%。
2.2.2 高频漏电
不同的工作模式在每种漏电方式检测中, 高频漏电流最大值≤150 m A。
2.2.3 波峰因子CF
双极输出参考值为1.4~2.0;单极电切参考值为1.4~3.5;单极电凝参考值为3.5~12。
2.2.4 安全报警阻值范围
阻值>200Ω, 报警。
2.3 检测项目
2.3.1 外观检测
仪器应具有名称、制造厂家、型号规格、设备编号以及生产日期等基本信息。另外, 检查仪器外形是否完整, 操作按键是否灵活, 所有旋钮及开关是否牢固可靠;有无报警以及取消报警等功能;高频电刀的配件如电源线是否完好, 手柄线及脚踏开关是否完好。
2.3.2 输出功率检测
(1) 额定负载单极输出功率测量。检测电路连接方式, 见图1。调节检测仪上的Mode选项, 选定“Cont.Oper”项, 将Load调整为被检设备的额定负载。分别调节高频电刀单极电切时功率为50、70、120、200、300W和电凝时功率为50、70、120 W, 激励手术电极分别记录检测仪检测到的数值, 并进行误差计算。其中, 误差= (测量示值-标准值) /标准值×100%。
(2) 不同负载单极输出功率检测。高频电刀的单极电切和单极电凝的输出功率均设为100 W;检测时将液晶屏上Load值分别设为10、100、200、500、1000Ω;激励手术电极同时记录下不同负载时分析仪显示的单极实际输出功率。并与相应的高频电刀的输出功率负载线相应的输出功率作比较计算。其中, 误差= (测量示值-标准值) /标准值×100%。
(3) 双极输出功率的检测。检测电路连接后, 调节检测仪上的负载值为高频电刀的额定负载, 再分别调节高频电刀双极输出功率为50、70W, 记录检测仪检测到的数值, 并进行误差计算。计算方法同单极输出功率误差计算。
2.3.3 高频漏电流的测量
(1) 单极加载手术电极漏电流测量。检测电路连接, 见图2。调节检测仪上的Mode选项, 选定“RFl eak”, 将Load调整为被检设备的额定负载, 分别调节高频电刀单极电切、电凝时功率为最大, 激励手术电极, 分别记录检测仪Power的数值。
(2) 单极加载中性电极漏电流测量。按单极加载手术电极漏电流的方式调整好高频电刀和检测仪, 并记录检测的Power的值。
(3) 单极空载手术电极漏电流测量。检测电路连接, 见图3。激励手术电极, 记录被检设备在不同模式下的漏电流。
(4) 单极空载中性电极漏电流测量。检测方法同单极空载手术电极漏电流检测方法。电路连接, 见图3。
2.3.4 安全报警的测量
断开负载与高频电刀的连接, 观察高频电刀是否报警。
2.3.5 波峰因子的测量
电路连接方式与功率测量电路相同。单极测量时设定被检设备的额定输出功率在电切、电凝时均为100W, 无感电阻为300Ω;双极测量时设定被检设备的额定输出功率为50W, 无感电阻为100Ω。激励电极或脚踏开关, 记录被检设备的实际输出波峰因子值。
3 检测结果处理
对每台检测过的高频电刀建立电子台账, 对检测的原始记录进行分析判断, 由审核人员进行审核。若所测的数据误差在最大允差范围内, 则粘贴合格证。若不符合则粘贴停用证, 并告知科室的设备管理人员, 及时联系设备科工程师汇通厂家工程师进行维修。维修后再次检测, 若合格再投入临床使用。
4 检测周期[3]
(1) 定期检测。通常为每年1次;如果设备使用频率过高, 应每半年1次。
(2) 修后检测。设备电气维修后必须进行检测。
(3) 其他检测。对新设备验收、对设备性能有怀疑时或委托方提出要求时, 必须进行检测。通常质控的检测周期为1年。
5 结论
本文只是对高频电刀的日常质控检测进行了阐述[4,5,6,7], 但在实际检测过程中还有一些细节需要注意, 如不同的高频电刀额定负载的差异、不同负载时输出特性曲线的差异以及测量标准是否在有效期内等等。这些都需要临床工程师在做质控检测时细心检查, 发现问题及时解决。
参考文献
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[3]JJF1217-2009, 高频电刀校准规范[S].
[4]陈燕暘, 张红雁.关于高频电刀安全使用的若干问题[J].中国医疗设备, 2008, (1) :111-113.
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[6]熊钰忠.医用高频电刀的性能测试与质量控制[D].南昌:南昌大学, 2012.
超高频检测 篇8
1 超高灵敏检测仪的工作原理和组成
超高灵敏检测仪仍属于质谱检漏仪, 在常规质谱检漏仪的基础之上进行了优化, 通过对红外探测器组件的合理应用, 在全金属化的构造背景下实现了对真空电子器件漏率的确切检测。整个超高灵敏检测仪的组成包括测试阀门部件、漏空阀门部件、粗抽阀门部件、标准漏孔部件、主阀门部件、电离规部件、质谱仪部件、吸气剂部件、吸气剂阀门部件、分子泵部件、热偶规部件和油泵部件。在整个系统中, 超高灵敏检测仪实现高真空状态的基本思路在于:在油泵部件与分子泵部件的相互配合下, 排出超高灵敏检测仪中的气体, 从而形成高真空状态。具体而言, 整个超高灵敏检测仪的基本组成结构如图1所示。
由图1可知, 对于被检测的真空电子器件而言, 在其真空度水平达到1.0×10-6~5.0×10-6单位的情况下, 可自动开启检测阀门部件与主阀门部件, 并关闭粗抽阀门部件。在此状态下, 借助杆质质谱仪对工件漏率情况进行初步检测。在初步检测阶段, 多推荐应用传统的喷吹法模式展开作业, 所获取的漏率大多在10-10 atm.cc/s.He单位以内。
在部分特殊的工况作用下, 仅仅应用喷吹法进行检测可能出现失误或漏检的问题, 因此还需要通过应用累积法检漏模式, 提高漏率的检测精度。在这种漏率检测模式下, 金属管道内存在的氢气、氮气、氧气、二氧化碳均能够借助于吸气剂泵完全地吸附与去除, 同时, 系统内部残留的气体则以氖气、氦气、氩气为主。在累积法检漏模式的干预下, 操作人员可以记录在器件存在的泄露问题下。记录氦气分压所表现出的上升情况, 然后抽出氦气。在此基础上, 开启标准漏孔阀门, 在确保漏率稳定的情况下, 关闭主阀门, 以释放系统内部的氦气, 并记录分压变化情况。对比分析两次记录数据, 可以获取整个被检测真空电子器件的漏率水平, 所对应精确度完全满足3.0×10-13 atm.cc/s.He的标准要求。在当前的实践应用中, 已证实检漏率可以达到10-15 atm.cc/s.He以上标准, 且对于背景压力水平较低的特殊工况, 也能够维持整个检测仪检漏率的可靠与稳定。
2 超高灵敏度检测仪系统硬软件设计分析
整个超高灵敏度检测仪基于累积法检漏原理完成设计工作。这种设计思路能够合理提升工件检漏率, 主要原理是:对于部分特殊的真空电子器件而言, 其所对应的漏率指标较低, 因此在按照常规技术方法进行检漏的过程当中, 无法获取对应的氦气信号。而在累积法的作用之下, 能够使氦气在一定的时间范围内迅速地累积, 其含量可逐步提升并达到可被检测的标准量。同时, 为了避免氦气本底出现不稳定的问题, 影响超高灵敏度检测仪的检测精确性, 需要在整个真空系统的硬件设计过程当中注意以下几个方面的问题: (1) 整个超高灵敏度检测仪真空系统需要简洁、有效, 确保系统内部无冗余管路。以此来降低氦气本底, 维持氦气本底的稳定性。 (2) 要确保超高灵敏度检测仪真空系统中所对应的质谱仪、吸气剂泵和标准漏孔位置设计的合理性, 最大限度地降低两者之间的相互影响, 提高质谱仪对氦信号采集的准确性。 (3) 注意对吸气剂泵抽动速度的合理设计。严格控制抽动速度, 避免因抽动速度过快或过慢而导致被检测信号减弱, 由此导致检漏率差异显著。 (4) 真空系统设计中需要最大限度地提高整个超高灵敏度检测仪的通导率水平, 以确保寒气分子能够达到质谱仪的检测位置, 提高检测精确性。
从软件设计的角度上来说, 可选取质谱仪作为INFCON公司四级杆质质谱仪。该质谱仪可支持对整个真空系统内质量数在100.0范围以内气体的精确测量。软件系统自数据测试开始, 在经过分类输入程序处理后, 在条件满足状态下加入环境条件, 并计算结果, 最终输出数据。
3 结束语
本文研究了一种建立在累积法基础之上的超高灵敏度检测仪。该检测仪在研制过程当中使用了特殊的取全金属结构材料, 处理工艺特殊, 并合理应用了红外探测器组件, 使得检测仪能够满足现行的漏率检测水平 (3.0×10-13 atm.cc/s.He) , 基本漏率检测灵敏度可以达到8.0×10-13 atm.cc/s.He以上。整个超高灵敏度检测仪能够在各类真空电器元器件产品的研制和生产过程当中发挥明显的优势与价值。未来可以进一步将其应用于对航天产品、核物理产品、高能粒子加速器产品的漏率检测工作当中, 希望以上研究能够为同行人员提供一定的参考。
摘要：将超高灵敏度检测仪作为研究对象, 在超高灵敏度检测仪的研制中, 引入了对红外探测器组件的应用, 研究了整个检测仪的基本工作原理和系统设计要点, 希望能够在后续的实践工作中得到进一步的推广和应用。